Sunaj Energioplantoj: Tipoj Komponantoj kaj Funkcioprinicipoj
Sunaj-energiaplantoj estas sistemoj, kiuj uzas sunan energion por generi elektron. Ili povas esti klasifikitaj en du ĉefajn tipojn: fotovoltaikaj (PV) energioplantoj kaj koncentritaj sunaj energioplantoj (CSP). Fotovoltaikaj energioplantoj konvertas sunlumon rekte al elektron uzante sunajn celulojn, dum koncentritaj sunaj energioplantoj uzas speglojn aŭ lensegojn por koncentri sunlumon kaj varmi fluidon, kiu dronas turbinon aŭ motoron. En ĉi tiu artikolo, ni klarigos la komponantojn, aron kaj operacion de ambaŭ tipoj de sunaj energioplantoj, kiel ankaŭ iliajn avantaĝojn kaj malavantaĝojn.
Kio estas Fotovoltaika Energioplanto?
Fotovoltaika energioplanto estas grandega PV-sistemo, kiuj estas konektita al la reto kaj dezignita por produkti masan elektron el suna radiado. Fotovoltaika energioplanto konsistas el pluraj komponantoj, kiel ekzemple:
Sunaj moduloj: Tiuj estas la bazaj unuoj de PV-sistemo. Ili estas komponitaj el sunaj celuloj, kiuj konvertas lumon en elektron. Sunaj celuloj kutime estas faritaj el siliko, kiu estas duonkondukanta materialo, kiu povas absorbi fotonojn kaj liberi elektronojn. La elektronoj fluas tra la cirkvito kaj kreas elektran kuranton. Sunaj moduloj povas esti aranĝitaj en malsamaj konfiguroj, kiel serio, paralelo, aŭ serio-paralelo, depende de la voltaĝo kaj kuranta postulo de la sistemo.
Montaj strukturoj: Tiuj estas la kadroj aŭ stangoj, kiuj subtenas kaj orientas la sunajn modulojn. Ili povas esti fiksaj aŭ reguleblaj, depende de la loko kaj klimato de la sito. Fiksaj montaj strukturoj estas pli bonmarchaj kaj pli simplaj, sed ili ne sekvas la movadon de la suno kaj povas redukti la eldonon de la sistemo. Reguleblaj montaj strukturoj povas inklini aŭ turni la sunajn modulojn por sekvi la pozicion de la suno kaj optimizi la produkton de energio. Ili povas esti manuaj aŭ aŭtomataj, depende de la grado de kontrolado kaj precizeco necesata.
Inverteroj: Tiuj estas aparatoj, kiuj konvertas la direktan kuranton (DC) produktitan de la sunaj moduloj en alternan kuranton (AC), kiun oni povas alimenti en la reton aŭ uzi per AC-lastigoj.
Inverteroj povas esti klasifikitaj en du tipojn: centraj inverteroj kaj mikroinverteroj. Centraj inverteroj estas grandaj unuoj, kiuj konektas plurajn sunajn modulojn aŭ matrocojn kaj provizas unuan AC-eldon. Mikroinverteroj estas malgrandaj unuoj, kiuj konektas al ĉiu suna modulo aŭ panelo kaj provizas individuajn AC-eldon. Centraj inverteroj estas pli kostefektivaj kaj efikaj por grandegaj sistemoj, dum mikroinverteroj estas pli fleksiblaj kaj fidindaj por malgrandegaj sistemoj.
Ŝarĝregiloj: Tiuj estas aparatoj, kiuj regulas la voltaĝon kaj kuranton de la sunaj moduloj aŭ matrocoj por eviti superŝarĝon aŭ super-malŝarĝon de la baterioj. Ŝarĝregiloj povas esti klasifikitaj en du tipojn: impulso-larĝeblokaj (PWM) regiloj kaj maksimuma potenca punkto sekigantaj (MPPT) regiloj. PWM-regiloj estas pli simplaj kaj pli bonmarchaj, sed ili disperas iom da energio per ŝaltado de la ŝarĝa kuranto. MPPT-regiloj estas pli kompleksaj kaj pli kostaj, sed ili optimizas la energian eldonon per ĝustaĵo de la voltaĝo kaj kuranto al la maksimuma potenca punkto de la sunaj moduloj aŭ matrocoj.
Baterioj: Tiuj estas aparatoj, kiuj konservas superfluan elektron produktitan de la sunaj moduloj aŭ matrocoj por poste uzi, kiam ne estas sunlumo aŭ kiam la reto estas malfunkciigita. Baterioj povas esti klasifikitaj en du tipojn: plumbacidaj baterioj kaj litium-ionaj baterioj. Plumbacidaj baterioj estas pli bonmarchaj kaj pli vaste uzataj, sed ili havas pli malaltan energian densecon, pli mallongan vivdaŭron kaj bezonas pli da prizorgado. Litium-ionaj baterioj estas pli kostaj kaj malpli komunaj, sed ili havas pli altan energian densecon, pli longan vivdaŭron kaj bezonas malpli da prizorgado.
Ŝaltiloj: Tiuj estas aparatoj, kiuj konektas aŭ malkonektas malsamajn partojn de la sistemo, kiel ekzemple sunaj moduloj, inverteroj, baterioj, lastigoj aŭ retaro. Ŝaltiloj povas esti manuaj aŭ aŭtomataj, depende de la nivelo de sekureco kaj kontrolado necesata. Manuaj ŝaltiloj bezonas homan interventon por funkcii, dum aŭtomataj ŝaltiloj funkcias sur bazo de antaŭdifinitaj kondiĉoj aŭ signaloj.
Metoj: Tiuj estas aparatoj, kiuj mezuras kaj montras diversajn parametrojn de la sistemo, kiel ekzemple voltaĝo, kuranto, potenco, energio, temperaturo, aŭ irradiado. Metoj povas esti analogaj aŭ ciferecaj, depende de la tipo de ekrano kaj precizeco necesata. Analogaj metoj uzas akusojn aŭ skalojn por montri valorojn, dum ciferecaj metoj uzas numerojn aŭ grafikojn por montri valorojn.
Kaboloj: Tiuj estas dratoj, kiuj transmetas elektron inter malsamaj komponantoj de la sistemo. Kaboloj povas esti klasifikitaj en du tipojn: DC-kaboloj kaj AC-kaboloj. DC-kaboloj portas direktan kuranton de la sunaj moduloj al la inverteroj aŭ baterioj, dum AC-kaboloj portas alternan kuranton de la inverteroj al la reto aŭ lastigoj.
La aron de fotovoltaika energioplanto dependas de pluraj faktoroj, kiel ekzemple sito kondiĉoj, sistemo grandeco, dizajno celoj, kaj reto postuloj. Tamen, tipa aron konsistas el tri ĉefaj partoj: generada parto, transmetada parto, kaj distribua parto.
La generada parto inkluzivas sunajn modulojn, montajn strukturojn, kaj inverterojn, kiuj produktas elektron el sunlumo.
La transmetada parto inkluzivas la kabolojn, ŝaltilojn, kaj metojn, kiuj transmetas elektron de la generada parto al la distribua parto.
La distribua parto inkluzivas la bateriojn, ŝarĝregilojn, kaj lastigojn, kiuj konservas aŭ konsumas elektron.
La jena diagramo montras ekzemplon de fotovoltaika energioplanto aron:
La operacio de fotovoltaika energioplanto dependas de pluraj faktoroj, kiel ekzemple veteraj kondiĉoj, lastiga postulo, kaj reto stato. Tamen, tipa operacio konsistas el tri ĉefaj reĝimoj: ŝarĝa reĝimo, malŝarĝa reĝimo, kaj reto-ligita reĝimo.
La ŝarĝa reĝimo okazas, kiam estas superflua sunlumo kaj malalta lastiga postulo. En ĉi tiu reĝimo, la sunaj moduloj generas pli da elektron ol necesatas de la lastigoj. La superflua elektron estas uzata por ŝarĝi la bateriojn tra la ŝarĝregiloj.
La malŝarĝa reĝimo okazas, kiam ne estas sunlumo aŭ alta lastiga postulo. En ĉi tiu reĝimo, la sunaj moduloj generas malpli da elektron ol necesatas de la lastigoj. La defekta elektron estas provizita de la baterioj tra la inverteroj.
La reto-ligita reĝimo okazas, kiam estas reto disponobleco kaj favora tarifo. En ĉi tiu reĝimo, la sunaj moduloj generas elektron, kiun oni povas alimenti en la reton tra la inverteroj.
La reto-ligita reĝimo ankaŭ povas okazi, kiam estas reto interrompo, kaj rezerva energia fonto estas necesa. En ĉi tiu reĝimo, la sunaj moduloj generas elektron, kiun oni povas uzi per la lastigoj tra la inverteroj.
Kio estas Koncentrita Suna Energioplanto?
Koncentrita suna energioplanto estas grandega CSP-sistemo, kiu uzas speglojn aŭ lensegojn por koncentri sunlumon sur ricevilon, kiu varmas fluidon, kiu dronas turbinon aŭ motoron por generi elektron. Koncentrita suna energioplanto konsistas el pluraj komponantoj, kiel ekzemple:
Kolektoroj: Tiuj estas aparatoj, kiuj reflektas aŭ refraktas sunlumon sur ricevilon. Kolektoroj povas esti klasifikitaj en kvar tipojn: parabolaj truoj, parabolaj diskoj, linearaj Fresnel-spegloj kaj centraj riceviloj. Parabolaj truoj estas kurmitaj spegloj, kiuj fokusas sunlumon sur linearan ricevilan tubon, kiu strebas laŭ ilia fokusa linio. Parabolaj diskoj estas konkavaj spegloj, kiuj fokusas sunlumon sur punktan ricevilon je ilia fokusa punkto. Linearaj Fresnel-spegloj estas ebenaj spegloj, kiuj reflektas sunlumon sur linearan ricevilan tubon supre de ili. Centraj riceviloj estas turoj ĉirkaŭitaj per matroco de ebenaj spegloj nomitaj heliostatoj, kiuj reflektas sunlumon sur punktan ricevilon je ilia summito.
Riceviloj: Tiuj estas aparatoj, kiuj absorbadas koncentritan sunlumon kaj transferas ĝin al varma transdona fluido (HTF). Riceviloj povas esti klasifikitaj en du tipojn: eksteraj riceviloj kaj internaj riceviloj. Eksteraj riceviloj estas eksponitaj al atmosfero kaj havas altajn varmajn perdojn pro konvekto kaj radiado. Internaj riceviloj estas ĉirkaŭitaj per vakuo ĉambro kaj havas malaltajn varmajn perdojn pro izolado kaj evacuado.
Varma transdona fluido: Tiuj estas fluidoj, kiuj cirkulas tra la riceviloj kaj transportas varmon de la kolektoroj al la potencbloko. Varma transdona fluido povas esti klasifikitaj en du tipojn: termaj fluidoj kaj fusaj saloj. Termaj fluidoj estas organikaj likvoj, kiel sintezaj oleoj aŭ hidrokarbonoj, kiuj havas altan ebullitionpunkton kaj malaltan solidiĝan punkton. Fusaj saloj estas inorganikaj kunmetaĵoj, kiel nitrato de sodio aŭ nitrato de potasio, kiuj havas altan varman kapaciton kaj malaltan vaporpreson.
Potencbloko: Ĉi tie elektron estas generata el varmo uzante turbinon aŭ motoron kunligitan kun generatoro. Potencbloko povas esti klasifikita en du tipojn: vaporkurso kaj Brayton-kurso. La vaporkurso uzas akvon kiel HTF kaj produktas vaporojn, kiuj dronas vaporturbinon kunligitan kun elektra generatoro. Brayton-kurso uzas aeron kiel HTF kaj produktas varman aeron, kiuj dronas gasturbinon kunligitan kun elektra generatoro.
